浅谈深基坑工程的安全评价分析

摘要：随着地下空间的开发，深基坑工程越来越多，基坑工程事故也越来越多。本文对深基坑工程事故的类型及风险进行总结。将设计因素纳入深基坑工程安全评价中的安全检查表法，完善了该方法的检查内容。并且介绍了建立深基坑工程生命周期安全评价数学模型的方法。

关键字：深基坑工程；安全评价；生命周期安全；设计施工

中图分类号：TU74 文献标识码：A

引言

随着各个城市对地下空间的开发与利用，使基坑工程向更深、更大的方向发展。但在其建设过程中，由于施工技术难度加大、基坑开挖与支护工期长、现场施工条件复杂等原因，产生了很多安全事故和环境破坏的问题。由于岩土工程的不确定性，深基坑工程的风险相对于地面以上结构的风险要大的多，因此科学的针对深基坑工程的各项内容进行安全评价分析，得到一个基坑生命周期内的整体安全指数，已成为大型深基坑工程中必备的安全评价分析的手段。随之而产生对深基坑工程安全评价方法进行的研究也越来越重要。[1][2]

安全评价同时也叫危险度评价。它是以实现安全为目的，运用安全系统工程原理和方法，对企事业单位的安全状况进行预测、度量、评估和提出安全对策措施建议。国内外学者对工程安全评价已取得一定的成果，其中很多研究与深基坑工程密切相关。Morgenstern(1995)研究了岩土工程中的安全问题，认为岩土工程的安全主要分为模型安全、参数安全和管理安全，并给出了常用的安全评估方法和安全接受准则。K.Ho(2000)研究了岩土工程中的定量安全评估的原理和应用，提出了定量安全评估发展方向。李惠强等用故障树法(FTA)编写了一基坑边坡开挖的故障树，用数学法计算了边坡失效的概率。毛金萍等用故障树对深基坑支护结构方案进行了安全分析，认为支护结构失效、整体失稳、基底管涌和流砂等失效模式是基坑支护系统失效的具体表现，并用可靠度方法计算出支护系统的失概率值。杨子胜等分析了基坑工程项目中不确定性的问题，阐述了基坑工程项目安全管理的概念、特点以及管理措施和方法黄宏伟分析了深基坑工程施工过程中的危险因素，结合一个深基坑工程事例，对此深基坑工程施工期进行安全性评估。[3][4][5]

通过对深基坑工程的安全评价体系进行研究，目的为减少深基坑对环境的影响并提高深基坑工程的安全化程度，实现对深基坑工程勘探、设计、施工和使用监测过程的安全控制，建立安全和环保的最优方案，为决策提供最好的依据。

1深基坑事故类型及风险

基坑工程事故类型可分为：

1、周边环境破坏；

2、支护体系破坏；

3、土体渗透破坏；

4、物体打击伤害；

5、高处坠落伤害；

6、机械伤害；

7、触电伤害；

8、坍塌；

9、车辆伤害。

上述基坑工程事故，只是从某一种形式上表现了基坑破坏，实际上基坑工程事故的事故的发生往往具有多发性，有一个连锁效应，表现形式也呈现多样性。

2深基坑工程安全评价

安全评价方法有许多种，在实际的安全评价中也会用到许多安全评价方法。常用到的安全评价方法有：1、安全检查和安全检查表法；2、预先危险性分析；3、故障假设分析与故障假设；4、危险与可操作性研究；5、故障树分析法；6、事件数；7 鱼刺图；8、ICI蒙德法；10 “六阶段安全评价”方法。本论文针对深基坑工程中常用的安全检查表法进行分析。[6][7]

2.1 安全检查表法

安全检查表分析是将一系列项目列出检查表进行分析，以确定系统、场所的状态，这些项目可以包括场地、周边环境、设施、设备、操作、管理等各方面，目的为检查某些系统的安全状况而事先制定的问题清单。

表一 深基坑工程安全评价分析表

从设计和施工两大方面对深基坑基坑工程的内容进行列表分析评价工程的安全，保证深基坑工程从设计到施工各个方面的安全，从根本上排除深基坑风险的来源，是深基坑工程中常用的方法。传统的深基坑安全评价仅从施工单方面进行评价，是基于深基坑在设计过程中过于保守的情况下，将设计内容列入深基坑工程安全评价体系中，可以在保证深基坑安全的基础上实现材料的节约，由于大部分深基坑都是一种临时的围护结构，减少不必要的浪费也是绿色施工的一部分。

3深基坑工程生命周期安全评价模型

建立深基坑工程生命周期安全评价的模型分为四步：一、确定深基坑工程生命周期安全评价指标的权重；二、用模糊综合评价理论来建立深基坑工程生命周期安全评价的模型；三、对深基坑工程安全和环保得出综合的评价。

3.1 深基坑工程生命周期安全评价指标权重的确定

安全评价指标权重的确定是综合安全评价中的关键的一步，用层次分析法来确定指标的权重是较为合理的一种方法。

3.2 深基坑工程生命周期安全评价方法和模型

采用模糊评价法对深基坑的生命周期安全进行评价，该方法数学模型简单，因此容易深基坑的生命周期安全的模型，而且评价效果较好，有很强的应用性。由于深基坑工程安全与周边复杂环境的各种因素相关，运用数学中的模糊变换原理和最大隶属度的原则，此模型能对深基坑工程生命周期安全做出综合评价。具体建立深基坑生命周期安全的数学模型过程有以下七个步骤。

1、确定生命周期安全评价因子的对象集合。

2、确定生命周期安全评价评价标准抉择评语集合。

3、对每个因子，做出单因子评价，得单因子评价向量。

4、建立单因子评价矩阵。评价矩阵 R 实际上是表示 U 与 V 之间的隶属模糊关系，即R： U×V[0,1]。

5、将各因子的权重值来构成权向量；；。

6、进行生命周期安全的综合评判。评价向量 B=A。

其中

若评价结果为应将它归一化计算。

7、得出安全评价的结论。若，则对所评价对象做出评语集。

3.3 深基坑工程生命周期安全评价基准的确定

评定等级基于国家颁布的建筑法律法规、安全生产法规和环境保护的法规等来进行评价。评分标准是文字描述，具体结合深基坑的实际情况。

4结语

本文总结分析了影响基坑安全的因素，将设计因素添加到安全检查表方法中，完善了该方法对深基坑安全评价的内容。借鉴深基坑工程申明周期安全评价数学模型的建立过程，做出一定的分析。建议将该方法应用于更多的深基坑工程的安全评价分析过程中，以实现深基坑工程更科学、安全、绿色的完成施工。

参考文献

[1]刘国彬, 王卫东.基坑工程手册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009.

[2]高大钊；软土深基坑支护技术中的若干土力学问题. [J]岩土力学, 1995, 9:16（3）.

[3]Bastian A.GasosJ.Type I elstrueture identifieation approach using feed-forward Neural networks[A].Proeof the1994 IEE Int Conf on Neural Networks[C]，New Jersey，1994:3256-3260.

[4]唐业清，李启民，崔江余，基坑工程事故分析与处理，北京：中国建筑工业出版社，1999.

[5]杜显洲，基坑支护工程的优化设计研究，土工基础，2005年第3期.

[6]邹洪海，关于深基坑支护结构设计方案的优选和优化设计探讨，中国海洋大学，2005.

[7]隋鹏程、陈宝智，安全原理与事故预测，北京：冶金工业出版社.